本文摘要：摘 要：伴隨著人工智能技術的不斷發展，編程教育逐漸受到研究者的廣泛關注。 我國香港地區在編程課程改革方面富有特色，并在近十年內取得了明顯的成效。 基于此，文章圍繞現行的香港編程課程標準，采用案例分析與比較研究等方法，分析了香港編程課程的目標定
摘 要：伴隨著人工智能技術的不斷發展，編程教育逐漸受到研究者的廣泛關注。 我國香港地區在編程課程改革方面富有特色，并在近十年內取得了明顯的成效。 基于此，文章圍繞現行的香港編程課程標準，采用案例分析與比較研究等方法，分析了香港編程課程的目標定位、內容結構、教學評估等具體內容，強調其工具性、多元化、緊扣共通能力、注重學會學習等特點。 借鑒其經驗，我國內地應深化編程課程建構研究、加大對編程課程本體研究以及關注編程教學有效性問題，從而推動編程教育的發展。
關鍵詞：香港 編程教育 課程改革
一、引言
伴隨著信息通信技術(Information and Communication Technology，ICT)的不斷發展，世界各國紛紛將人工智能技術研發作為未來社會可持續發展的新引擎，迫切要求未來人才具備必要的編程素養。 2001年，日本文部科學省明確將編程教育納入《小學學習指導綱要》，出臺了相應的實施方案; 2019年，日本發布了《小學編程教育教案集》，助力編程課程實踐[1]。 2013年11月4日，英國《每日電訊報》報道，當時的英國將成為世界上首個在中小學實行計算機項目的國家：兒童從5歲進入小學開始學習如何編寫程序，一直到16歲中學畢業[2]。 2016年，美國發布《K-12計算機科學框架》(K-12 Computer Science Framework)，指導美國K-12階段學生的計算機科學教育實踐，其中包括了編程教育內容及相應的教學建議。
盡管我國的編程教育起步較晚，但發展規模與速度卻令人矚目。 2017年，國務院發布《新一代人工智能發展規劃》，提出要“廣泛開展人工智能科普活動，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育”[3]。 這是我國首次將編程教育寫入政府決策。 國內各中小學也紛紛將編程教育作為學校特色課程予以建設與實施。 艾瑞咨詢發布的《2018年中國少兒編程行業研究報告》顯示，截至2018年10月，我國少兒編程行業的市場規模已達約30億至40億元，用戶約1550萬，行業規模5年內將達到300億元[4]。 但是，總體而言我國內地編程教育整體上仍處于起步階段，在課程建設、教材研發、評估實施等方面還較為薄弱。 [5]
我國香港地區在編程教育方面富有特色。 2000年以來，香港已經開發了八個計算機認知單元課程(CAP)，2015年，通過開發新的編程語言工具以及新教材，提升編程教育的教學水平。 2016年12月，發布了《推動STEM教育—發揮創意潛能》報告，明確從小學階段開始引入編程教育，學習計算思維和編程技巧，并取得了明顯的成效。 據統計，2013-2019年，香港青少年在國際電腦奧林匹克競賽中，共取得了21塊獎牌。
二、香港編程課程改革經驗
香港編程課程改革經歷了不斷優化的過程。 2013年，科技教育學習領域課程在初中全面實施，香港教育局建議在初中ICT的知識范圍內撥出不少于30%的課時，用于教學程序編寫。 2015年，高中階段的ICT作為高中20個選修科目之一，增加了編程課程內容，讓選修編程課程的學生加深對編程的認識。 現行的香港青少年編程課程標準于2017年由香港課程發展議會編訂，經香港特別行政區政府教育局審定，建議學校采用。 該標準由六個章節組成，包括引言、目標、學習元素、實施、學與教、評估和附錄。 [6]
(一)編程課程定位：凸顯工具性
從廣義而言，編程是將一個計算問題經過一系列計算過程來引出一個可執行的程序。 它強調通過任務驅動來引導學生掌握編程技巧，并應用于生活情境，從而提高學生的批判思維和解決問題能力。 如果將其內涵作進一步界定，編程教育應包括兩個維度：一是培養計算思維; 二是培養計算實踐，其中計算思維是編程教育的核心。
2006年，周以真提出了計算思維的概念，認為計算思維是運用計算機科學的基礎概念去解決問題、設計系統、理解人類的行為[7]。 計算思維包括三個層面：一是抽象化(Abstraction)，二是算法(Algorithm)，三是自動化(Abstraction)。 因此，學生應該了解計算思維的基本概念，包括抽象化、算法和自動化等核心概念。
香港編程教育將編程定位于工具，其開發落腳點放在訓練計算思維來提升邏輯能力，這在其提供的Scratch學習程序編寫中得到了充分體現。 Scratch是一款編程工具，由麻省理工學院媒體實驗室設計研發，主要使用對象是8～16歲兒童，其特點是擺脫文本編程方式，利用鼠標拖動不同功能的程序來編寫互動故事、游戲和動畫[8]。 香港編程課程將其引入教學，目的在于發展學生的想象力與創造力，通過編寫程序幫助學生獲得創意樂趣。 不難發現，編程作為工具的再創造，不僅要求學生學習編程技術，更重要的是引導學生通過編程學習將其運用于具體情境之中，能將問題解決與創新創造聯系起來。
(二)編程課程結構：多元化架構
編程學習可以發生在不同的學習階段。 香港小學低段(一至三年級)開展的游戲、體育與音樂等實踐性活動能夠啟蒙學生計算思維的進一步培養。 例如，生活中的跳棋、飛行棋等棋類項目以及剪刀石頭布等游戲活動，其本身蘊含著一定的項目學習規則與步驟，它們是計算思維原始概念形成的基礎。 香港小學高段(四至六年級)推行的編程教育，旨在幫助學生在團隊協作中獲得豐富的編程技術，在問題解決中產生創新的靈感。 為此，香港編程課程確立了編程學習的三大元素，并圍繞這些元素設計了七大活動單元，從而實現學習元素與課程單元內容的一致性。
1.設計明確清晰的學習元素
香港編程課程涵蓋計算的聯系、計算思維的實踐、應用與影響這三大元素。 解讀這三大元素，會發現它們彼此之間有著內在的邏輯聯系。 例如，計算數據需要借助有效的計算思維識別與應用才能獲取。 在計算思維實踐應用中，要認真考慮安全以及隱私的保護，這也是信息倫理的要求。
如果將三大元素作進一步細分，又可以分成若干個二級元素。 例如，計算思維的實踐元素包括了“識別數據及計算使用的信息、如何使用數據”以及“制作計算制品”兩個二級元素。 再以“制作計算制品”二級元素為例，又可進一步細分為六個三級要素：一是儲存程序的概念; 二是使用變量以便存儲及修改數據; 三是基本程序編寫的結構; 四是抽象的概念; 五是開發程序、進行編碼; 六是與實物進行互動。 這種將學習元素不斷細分的設計架構，充分借鑒了美國《K-12計算機科學框架》中關于計算機科學課程的五大核心學習模塊設計，既便于學生無障礙地學習掌握，也利于教師清晰掌握學習內容，設計相應的學習方案。
2.構建任務式的活動單元
香港編程課程設計了七大認知學習單元，分別是開開心心用計算機、計算機繪圖、計算機書寫、使用互聯網、文字處理、電子表格計算及圖表制作、使用電子郵件。 這七大學習單元涵蓋了三個主題，包括硬件與系統管理、信息與加工表達、網絡與信息交流三個版塊。 從學習內容角度看，這些單元學習內容符合學生的年齡特點和認知規律，且各單元之間相互銜接、各有側重，將要求學生掌握的編程技能分布在不同的單元活動中，通過任務驅動來指導學生開展任務式的編寫進階學習。
以小學為例，各內容在年段分布上存在著一定的梯度。 小學低段與小學高段各自設計了不同的內容標準，以下是香港小學編程課程前三個單元內容。 比較小學低段與小學高段這兩個學段內容，可以發現如下共同點：都是引導學生了解編程的應用環境以及一些常見的表現形式，形成運用編程處理信息的基本能力。 不同點在于，小學低段更多是從感性出發，如編排的“使用鍵盤及鼠標控制計算機”“利用手畫及橡皮擦工具繪圖”“在圖片中輸入文字”等學習內容，都旨在基于形象直觀的活動，引發學生“玩中學”，內容上主要以觀察、識別和熟悉簡單操作為主，便于培養學生掌握常用軟件工具的應用技能。
小學高段是對小學低段的拓展提升，包括“明白輸入、輸出及儲存裝置的基本功能”“利用一般繪圖工具編輯、儲存及打印圖像檔案”等學習內容。 通過比較不難發現，小學低段強調簡單識別，認識不同計算機元素的基本功能; 小學高段要求初步理性地熟悉操作常用輸入與輸出設備，鼓勵學生將學到的編程技術應用到更深層次的領域層面。 綜上所述，小學階段的編程課程體現了由簡單的從直接經驗出發的活動學習向復雜的間接經驗的程序學習的轉變。
就同一專題內容編排而言，每個專題都有若干個單元與之相對應。 以“網絡與信息交流”專題為例，小學高段對應的是“使用互聯網”以及“使用電子郵件”這兩個單元。 比較小學高段不同單元間的內容標準，可以發現單元內容既關注學生學習生活經驗，體驗編程技術在生活學習中的應用，也關注學生情感態度價值觀的培養，從而引導學生初步形成理性認識與價值判斷，在今后社會生活中養成正確的法律道德修養，從而承擔未來社會的公民責任。 這與上文提到的三大學習元素強調信息素養密切聯系，使不同學段的編程課程成為一個有機共同體，充分體現了學習內容與學習元素內容之間的一致性。
(三)編程課程目標：緊扣共通能力
近年來，核心素養成為學界探討的熱點。 香港地區將核心素養稱之為“共通能力”，指幫助學生在不同情境中掌握、建構和應用知識的基本能力。 2001年，香港以“學會學習：課程發展路向”為主題開展了課程改革，改革的主導原則是“教導學生學會學習”，強調“透過各種學習內容發展學生的共通能力”[9]。 依據能力分析框架，共通能力可以整合為三類能力。
根據上表可以發現，九大能力共同指向人的整體能力，具體表現在：一是有關跨學科的、社會性、情境性的通用能力; 二是與學科本質相關的思維方式與行為表征模式; 三是與學科性質相關的知識能力與價值觀知識。 香港編程課程設計充分落實了這九大共通能力，三大學習元素在共通能力上都有相對應的體現。
具體而言，“計算聯系”強調學生“能夠根據解決問題的需要，自覺主動地尋求恰當的方式獲取與處理信息，敏銳感覺到信息的變化，分析數據中所承載的信息，采用有效策略對信息來源的可靠性、內容的準確性、指向的目的性作出合理判斷”; “計算思維”要求學生“能夠在信息活動中，采用計算機科學領域的思想方法界定問題、抽象特征、建立結構模型、合理組織數據”[10]。
香港編程教育課程標準還明確了學習元素及相應的學習目標，對每個學習目標進行了具體的描述。 如“制造計算制品”這一學習目標下提出了六個子目標：一是儲存程序計算機的概念; 二是使用變量以便儲存及修改數據; 三是基本程序編寫的結構; 四是抽象的概念; 五是開發程序編碼; 六是與實物進行互動。 同時，在這些子目標中又進一步提出了具體的學習成果以及應用領域，如“基本程序編寫的結構”概念提出了如下學習目標以及應用領域。
結合上述目標表述與應用領域，香港編程教育課程通過具體的學習任務驅動，培養學生利用編程技術進行學習與探討的能力，注重知識的綜合運用與創新，具有更豐富的教育內涵：一是強調利用編程技術解決問題能力的培養; 二是將利用編程技術解決問題的能力遷移到生活領域，形成創新與創造能力，具有“形式化、模型化、自動化和系統化”的特征。 編程教育可為學生提供充分參與日益數字化的世界所必需的技能、知識和思維方式。
(四)編程教學與評價：注重學會學習
2001年，香港地區開始推行題為“學會學習”的課程改革，提倡以學生為本的學習模式，注重提升學習素質和效能，并提供不同的學習經歷。 同時，還積極推廣“作為學習的評估”，即教師基于學情使用評分標準，引導學生開展自我評估與同伴互評，幫助學生評估自己的學習情況，推動課程與教學的轉變，從而實現終身學習。
1.提倡以學生為中心的自主學習
編程學習是一個復雜、多元化、生動而互動的過程。 香港編程教育教學推行以建構主義理論為基礎，以學生為中心的教學范式，其中列舉了一些教學的注意事項，例如，投入時間培養分解問題的技巧; 在學習程序編寫技巧前先學習識別數據和信息以作計算的用途; 投入時間通過“不插電活動”來發展抽象化技能。
上文提及的“不插電活動”即不利用計算機，通過一些生動有趣的活動游戲，采用開放和自主學習方式把培養編程素養融入課程學習中，從而開發學生的計算思維。 其實，“不插電活動”與計算思維有著密切的聯系，它能夠構建算法多樣化的途徑，將在忽略與問題無關的內容基礎上，積極抽象化并建立格局圖樣。
同時，“不插電活動”還可以與不同學科進行整合，如數學教師可以利用運算符AND來強化學生了解公因數和公倍數; 常識教師可以利用月相引入循環概念。 這些“不插電活動”讓學生認識到編程不再神秘難懂，而是為了解決問題而提出。 學生在活動中由于去除了計算機干擾，就更能集中注意力參與到活動中，并且通過自主認知活動掌握編程計算思維的核心概念，培養了獨立思考與自主學習能力。
2.靈活運用評估工具
評估是教學的重要環節，有效評估旨在收集學生的學習成果，讓學生、教師、家長都能了解編程的學習進度。 為此，香港編程課程設計了相應的評估工具，并參照評估工具得出相應的評估結果。 例如，圍繞“抽象”這一編程指標，從低、中、高三個角度提供了相應的評估依據，這樣可以幫助教師在開展教學研討時做出具體的反饋。
一般而言，評估目標應與上述三大學習元素(計算的聯系、計算思維的實踐、應用與影響)密切配合，具體要求包括：一是把一個簡單問題抽象化以便設計一個解決方案; 二是了解基本的程序編寫結構，并能在日常生活中看到相關結構; 三是預測更改程序語言，改變程序的操作; 四是熟悉重用和混合程序編碼，并能夠測試和修復程序中的錯誤; 五是找出程序中的格局圖樣，并能夠在新的情況下應用它們; 六是利用程序編寫語言表達一個簡單的算法。
三、對內地小學編程課程建設的啟示
面對當今知識經濟的浪潮，提升學生編程素養可以使學生盡快適應社會發展，具備必要的創新精神與實踐能力。 但是，編程素養的培養是一個系統化的過程，需要各個學段有機銜接與有序遞進，才能發揮合力并體現實效，香港編程課程改革的經驗可以給內地編程課程建設帶來以下借鑒。
(一)深化編程課程建構研究
在編程課程改革設計中，課程體系的整體架構是實現編程課程上下有機銜接與整體優化的關鍵。 首先要對編程課程進行整體架構，具體包括編程課程的目標定位、學科內容、各學段要求。 當前，編程教育隨著STEM教育和創客教育普及而逐漸受到重視，編程不僅是在信息技術課堂加入編程內容，也不只是編寫代碼，而應讓編程課程與多學科實現整合。
借鑒香港編程課程改革經驗，可以在如下方面進行深入思考——整體上如何確定編程課程的總目標; 依據總目標應設計哪些課程學習元素; 在各個學習元素領域可以編制哪些具體目標以及安排哪些具體內容; 如何體現不同領域的內容并在不同年齡段實現有序提升等。
(二)加大對編程課程的本體研究
編程課程與信息技術課程、STEM課程有著天然的聯系，從培養目標來看三者具有許多相似之處。 《義務教育信息技術課程標準》指出，信息技術課程的總體目標是培養學生積極學習和探究信息技術的興趣，養成良好的信息意識和健康負責的信息技術使用習慣，強化學生使用信息技術支持各種學習和解決各類問題的意識和能力。 而STEM課程目標，旨在培養學生成為科學、科技和數學的終身學習者，提升創造協作和解決問題的能力。
但是從學科本體而言，編程與信息技術、STEM也有一定區別。 因此，如果將信息技術課程與STEM課程等同于編程，顯然過于草率，也會在編程課程設計的系統性與有效性方面存在問題。 因此編程目標的一體化設計可以適當借鑒香港編程課程設計的理論研究和實踐成果，界定與編程課程相關的知識、能力與價值觀，并將其體現在各個學段的課程目標中。
教育論文投稿刊物：《開放教育研究》系由國家新聞出版總署批準，上海市教育委員會主管，上海遠程教育集團和上海電視大學主辦的，于1983年創刊1995年更為此名，并向國內外公開發行的一本旨在傳播開放與遠程教育新思想、新理念、新技術和新方法的純學術期刊。
(三)關注編程教學有效性問題
綜觀香港編程課程標準文本，不僅關注課程目標、課程內容的厘定，尊重學生的認知水平與接受能力的差異，而且重視教學評估、教學策略等的設計。 例如，教學原則上強調要有效互動、獨立學習、善用發展性評估、有效運用資源、增強學習動機、鼓勵學生積極參與。 這些教學原則大多是從編程課堂教學研究成果中提煉出來的，對教師如何開展編程教學提出了明確要求。 如何讓編程課程真正被學生所喜歡，如何讓編程理念真正被教師所接受，這些都需要認真思考與扎實行動。
參考文獻：
[1]陳曉婷.日本文部科學省公布《小學編程教育教案集》[J].世界教育信息，2019(22)：77.
[2]陶媛.英國兒童將從小學開始學習編程[J].世界教育信息，2013(23)：79.
[3]國務院.國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知[EB/OL].(2017-07-20)[2020-02-24].http://www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.
[4]艾瑞咨詢.2018年中國少兒編程行業研究報告[EB/OL].(2018-10-11)[2020-03-30].http://www.199it.com/archives/781622.html.
[5][6]孫丹，李艷.我國青少年編程教育課程標準探討[J].開放教育研究，2019(5):99-109.
[7]WING J. M. Computational thinking[J].Communications of the ACM，2006，49(3)：33-35.
作者：駱奇 肖龍海
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